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幾種大功率LED防爆燈光源重在礦井中的合理應用

來源:LED防爆燈-浙江新黎明環保有限公司 發布時間: 2021-07-06 16:31:54

幾種大功率LED光源在礦用防爆燈具中的合理應用根據煤礦井下工作場所的布置和劃分,井下的防爆燈具一般由礦燈、巷道燈、機車等、支架燈、應急燈、信號燈,以及一些特殊場所用的泛光燈和投光燈。

新黎明LED防爆燈

新黎明科創LED防爆燈


單從LED光源的結構特性來看,現應用較多比較穩定的也就下面幾種方案,下面詳細的介紹一下他們在礦用防爆燈具中的應用:

早起巷道燈所用的小功率支架LED型主要用在井下防爆信號燈和早期的巷道燈中,一般采用數十顆支架型小功率Y5Y10管來做光源。一般使用了幾十到幾百顆Y5Y10白光LED點陣式排布,直接插接在PCB板或者焊接在鋁基板上,電源驅動可以采用電容降壓來實現。光學設計上無需考慮過多,不存在散熱問題,燈具結構上也很容易實現;尤其是這種管子國產化程度很高,燈具的成本比較低,很容易設計成燈具。但生產工藝復雜、燈具工作的可靠性差、故障效率高、外殼尺寸大,所以現在的巷道燈很少采用這種方案,但用在防爆信號燈中效果很理想。

仿熒光燈型巷道燈所用的小功率貼片LED型這種光源是對小功率支架型LED的改進,與鋁基板條的焊接可采用回流焊,工藝自動化高;做成燈條后整體導熱接觸充分,導電性能良好,所以生產效率高,成品率也相對高,如所示。LED貼片體積更小,但功率要比支架LED的大得多,所以燈具采用的管子數量要比支架LED型少。燈具的功率一般有10W和20W的規格,驅動電路采用串并聯結合的方式,由于受其封裝工藝的影響,光源的透光體大多采用硅橡膠制作,所以光源的長期穩定性和可靠性不夠理想。目前在條型仿熒光燈的巷道燈上應用較多,也可用在防爆支架燈上,由于電流小也易于實現本安化。

應用較成熟的大功率基座(基板)LED型如所示,這是目前應用最多也最成熟的方案。大多數12~ 18W圓形巷道燈都在采用這種方案,如所示。這種LED―般有1W和3W的規格,單顆功率較大,應用廣泛。

井下一般的巷道高3m左右,寬4 ~5m燈的安裝間距一般為6~8m比較合適,為了達到在其照射范圍內的理想照明效果,必須通過二次光學設計控制燈具的出光角度,使燈具在巷道的長度方向出光角度盡可能的大,一般以160為宜,在巷道的寬度方向一般只需80~90°即可,這樣將LED光源發出的有限光就可全部合理地利用起來,使燈具發出的光形成一個橢圓型,使燈具在照射面域內分布均勻。一般可采用專門設計的反光罩或者如所示的花生型LED專用透鏡來進行二次光學處理。

采用這種方案的防爆燈具的電源驅動可以采用開關恒流驅動電路,效率較高,可達80%以上。功率較大時電路上可以采用兩路串聯驅動,這樣可以降低總電路的負荷,避免單路驅動時LED管子損壞造成的電路不穩定,從而提高燈具的可靠性。同時燈具必須要有良好的散熱結構,才能盡可能地降低管子本身的光衰,以保證燈具的使用壽命。

用基座型大功率LED做光源的防爆燈具其價格比白熾燈、日光燈、節能燈要高得多,但它的節能效果及壽命比其他燈具也高得多。其一次性投資較高,但長期的節電效果及經濟性都是非??捎^的。由于它容易實現二次光學設計,所以也可用在井下機車燈、防爆泛光燈(如所示)防爆支架燈以及防爆應急燈等復雜的燈具上。

巷道燈常用的多芯片集成型光源多芯片集成型LED光源(如所示)具有獨特的優勢:通過不同的串并聯組合,可以實現各種不同的額定電壓和電流,更好地適應驅動電路的設計,提高整體發光效能,降低成本;單位面積的芯片數可多可少,可以封裝成各種不同的點光源和面光源。

這種防爆燈具生產工藝簡單,由于多點發光,二次光學設計的難度大。因為一般單顆就能做到10W甚至到100W,所以對燈具的散熱要求也比較苛刻。

燈具設計時靈活性不大,受芯片局限性大,但光學系這種管子內部的電路復雜(如所示)由于芯片內部采用4并5串的方式供電,如果其中某一路上的某顆或幾顆管子損害,勢必造成整個電路驅動上的不平衡,從而導致電路的負荷加大,工作不穩定,內部管子損壞后,人眼從外部根本無法發現;第二個原因就是管子自身的VF值也不均衡,或高或低,這樣也很難保證4路上的電流均衡,做不到真正的恒流驅動,除非管子的內部再附加其他的調整電路才能夠解決。

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